大火成岩省是在较短的地质时间尺度内（通常为几个百万年）由巨量喷发的火成岩所组成的大规模岩浆区域。大火成岩省的形成通常被认为与起源于核幔边界的高温地幔柱有关。此外大火成岩省的喷发通常被认为与重大地质事件如生物大灭绝、全球气候变化、或者是超大陆裂解等有关联。因此理解大火成岩省的成因对于我们认识地球的演化和动力学具有重要意义。

峨眉山大火成岩省位于我国西南地区，扬子克拉通的西缘。它的喷发时间大约为260个百万年，大致与中晚二叠纪（瓜德鲁普世末：end-Guadalupian）生物灭绝事件的时间一致。与部分典型大火成岩省类似，峨眉山大火成岩省伴生了一些具有重要经济意义的大型-超大型矿床，如Cu-Ni-PGE硫化物矿床和V-Ti-Fe氧化物矿床。因此对峨眉山大火成岩省的相关研究也受到了国内外学者的高度重视。尽管前人对于峨眉山大火成岩省的研究已经取得了丰富的成果，但是学术界对于苦橄岩的成因仍旧存在争议：例如源区岩性是辉石岩还是橄榄岩？橄榄石斑晶成分变化的原因是什么？地幔熔融的温压条件？

由于源区如果存在辉石岩组分可能会影响我们对岩浆产率，温压条件，甚至是地表隆升（受热/成分浮力控制）的认识，因此准确可靠的鉴别大火成岩省苦橄岩的源区岩性是理解大火成岩省成因的重要前提。前人提出橄榄石斑晶中高Ni和Fe/Mn比值指示大火成岩省岩浆源区存在辉石岩组分的贡献，然而实验岩石学结果表明橄榄石中Ni和Mn等微量元素不仅受到源区矿物组成的控制，还会受到温压条件的影响。因此单纯利用橄榄石斑晶成分来限定源区是否存在辉石岩的贡献可能是不可靠的，还需要结合其他指标来综合判断。基于此，中国地质大学（武汉）壳幔交换动力学科研团队徐荣博士后、刘勇胜教授及合作者利用橄榄石Zn/Mn和Zn/Fe比值、橄榄石Ni、Mn和Ca含量以及全岩/熔体包裹体Ca含量及FC3MS值（FeO/CaO-3*MgO/SiO₂）多种指标，限定了峨眉山大火成岩省地幔源区岩性为橄榄岩，并不需要有辉石岩的贡献。

他们进一步发现峨眉山高Ti和低Ti苦橄岩两类样品中含有不同成分的橄榄石：高Ti样品中的橄榄石具有高的Ni含量和低的Mn含量，类似于夏威夷和其他具有厚岩石圈的洋岛玄武岩，同时也与高压（3-4.5 GPa）实验橄榄岩熔体结晶的橄榄石成分类似；而低Ti苦橄岩具有相对低的Ni含量和高的Mn含量，类似于冰岛及其他具有薄岩石圈的洋岛玄武岩，同时也与低压（~1 GPa）实验橄榄岩熔体结晶的橄榄石类似。这说明两类苦橄岩及其中的两类橄榄石成分变化主要是受熔融压力（温度）的影响。这也与课题组（Xu & Liu. 2016) 之前提出的橄榄石Al温度与Ni含量大致正相关可能反映熔融/结晶温压条件的变化是一致的。进一步的温压计算表明高Ti样品是橄榄岩在更深的石榴石稳定域发生相对较低程度熔融所形成，而低Ti样品是橄榄岩在更浅部的尖晶石稳定域内发生较高程度熔融所形成。尽管前人研究表明地幔富水，但是峨眉山大火成岩省的形成仍然需要高温地幔柱模型来解释，并且地幔潜能温度（Tp）至少要高于1560度。

图1. 第一列分别为橄榄石Ni、Mn和Ca含量随着Fo值的变化。第二列分别为橄榄石中Zn-Mn、Mn/Zn-Ni以及Zn/Fe-Mn/Fe比值图解。第三列分别为全岩和熔体包裹体的MgO-CaO、碱含量-FC3MS、MgO-FC3MS比值图解。

图2. （a）表示根据全岩及熔体包裹体计算的熔融温压条件。插图（b）表示Ti含量与熔融压力的关系。

文章信息：Xu, R., Liu, Y.*, Lambart, S., 2020. Melting of a hydrous peridotite mantle source under the Emeishan large igneous province. Earth-Science Reviews 207 103253. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103253